Ours en hibernation : plus qu’une hibernation

Chaque printemps, alors que les jours s’allongent dans le nord et que la neige fondante s’écoule dans les ruisseaux, des animaux endormis, des grizzlis aux écureuils terrestres, commencent à se rassembler après l’hibernation. C’est tentant de dire qu’ils « se réveillent », mais l’hibernation est plus compliquée et mystérieuse qu’un simple long sommeil : tout animal qui peut passer des mois sous terre sans manger ni boire et être toujours prêt à embrasser la Confrontation avec le monde a clairement accompli un incroyable astuce de la biologie.

La liste des animaux hibernants comprend toutes sortes de rongeurs, certains amphibiens et même quelques primates (plusieurs espèces de lémuriens pygmées), mais les ours sont littéralement les plus grands hibernants de tous. Les grizzlis et les ours noirs adultes pèsent autant que les joueurs de football américain ou plus, avec l’énergie et la curiosité des enfants d’âge préscolaire, mais ils n’ont aucun mal à s’installer pendant des mois. La chorégraphie qui provoque l’arrêt d’une créature de cette taille défie toute explication simple, explique Elena Gracheva, neurophysiologiste à l’Université de Yale à New Haven, Connecticut. « L’hibernation est si complexe qu’elle nécessite des ajustements à plusieurs niveaux », dit-elle.

L’hibernation chez les ours offre des informations importantes sur le fonctionnement des grands mammifères, en particulier nous, explique Gracheva, co-auteur d’une revue de 2020 sur la physiologie de l’hibernation Revue annuelle de biologie cellulaire et du développement. Une meilleure compréhension du processus pourrait potentiellement changer la façon dont nous abordons un large éventail de maladies humaines, notamment les accidents vasculaires cérébraux, l’ostéoporose, la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer (voir encadré).

Les ours doivent également repenser leur concept d’hibernation à mesure que le climat se réchauffe et que les hivers raccourcissent. La façon dont ils réagissent en dit long sur leur engagement envers l’hibernation et sur les liens profonds entre le climat et le comportement animal.

Pas cool

Les ours ont une approche de l’hibernation très différente de celle des autres dormeurs. Les spermophiles arctiques peuvent abaisser temporairement leur température corporelle à -3 °C (27 °F) sans geler solidement. Les ours, quant à eux, perdent très peu de chaleur dans leurs quartiers d’hiver, mais sont tout de même considérés comme des hibernants car leur métabolisme est au ralenti. C’est un processus que Brian Barnes, zoologiste à l’Université d’Alaska Fairbanks, et ses collègues ont soigneusement suivi il y a plus de dix ans en étudiant les ours noirs hibernant dans des tanières artificielles.

Les quartiers d’hiver étaient en fait des chambres où l’absorption d’oxygène et la production de dioxyde de carbone, des mesures importantes du métabolisme, pouvaient être mesurées, tandis que des capteurs suivaient la température corporelle. C’était la première étude à montrer définitivement que les animaux peuvent hiberner sans se refroidir.

Pourtant, les ours en hibernation ne font pas que se reposer l’hiver, dit Barnes. Ils s’éteignent vraiment et réinitialisent complètement les paramètres de leur vie quotidienne. « Ils entrent, se retournent deux ou trois fois, se couchent et restent comme ça pendant six mois », dit-il, ne se levant que tous les quelques jours pour changer de côté. « L’hibernation définit les limites extérieures de ce qui est possible en termes de fonction des mammifères. » Barnes note que pendant l’hibernation, les sangliers allaitent souvent des jumeaux ou des triplés sans manger ni boire, et utilisent leurs propres réserves de graisse et d’eau pour puiser dans le bien-être de leur Jeune.

Pour les humains, ce niveau de léthargie aurait un prix. Que nous nous détendions dans un lit d’hôpital ou que nous emmenions une fusée vers Mars, nos muscles s’atrophieraient et nos os s’aminciraient après des mois d’inactivité. Les ours n’ont pas ce problème. Une partie du secret de leurs os solides commence tout juste à émerger. En 2021, Barnes et ses collègues ont publié une étude montrant que les ours en hibernation peuvent désactiver les gènes impliqués dans la dégradation osseuse.

Les chercheurs suggèrent qu’il pourrait un jour être possible de manipuler le même processus chez l’homme pour prévenir l’ostéoporose. Barnes ajoute qu’une telle approche pourrait être particulièrement utile pour les personnes limitées à un alitement prolongé, les personnes actuellement les plus proches de l’hibernation.

Le métabolisme lent des ours en hibernation est un exploit incroyable en soi. Un ours peut ralentir sa respiration et son rythme cardiaque d’environ 75 % pendant des mois tout en maintenant une température corporelle relativement élevée. Bien que personne ne sache exactement comment ils ont mis les freins métaboliques, Gracheva dit que la stratégie a beaucoup de sens. Elle soupçonne que les ours ne se refroidissent pas comme le font les spermophiles, car il faudrait beaucoup trop d’énergie pour réchauffer leur gros corps au printemps. Au lieu de cela, ils se recroquevillent et laissent leur graisse et leur fourrure les garder au chaud, avec seulement quelques averses occasionnelles pour faire circuler le sang.

La maîtrise de l’animation en quasi-lévitation par des animaux de taille humaine (ou plus) a naturellement attiré l’attention des auteurs de science-fiction et d’autres qui rêvent d’envoyer un jour des astronautes à travers le système solaire pendant qu’ils « hibernent » pendant des mois ou des années. . sur l’oxygène limité, la nourriture et l’exercice. Plus immédiatement, il est peut-être possible d’utiliser les leçons de l’hibernation pour protéger les personnes en soins intensifs.